65844

Изучение принципов действия, конструкции и характеристик комбинированного указателя скорости и указателя числа М

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Настоящая работа ставит своей целью изучить назначение, принцип действия, особенности устройства и конструкции, а также основные метрологические характеристики барометрических указателей скорости и числа М.

Русский

2014-08-09

1.44 MB

15 чел.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра 303

      УТВЕРЖДАЮ

                                                       Заведующий кафедрой 303

                  _______________Осипов В.Г.

          «____»__________20__ г.

Лабораторная работа № 2

«Изучение принципов действия, конструкции и характеристик комбинированного указателя скорости и указателя числа М»

 По дисциплине: «Основы проектирования приборов и систем»

Специальность 200103 Авиационные приборы и измерительно-    

вычислительные комплексы

 

            Обсуждено на заседании кафедры

                                                                           «___»________________20__г.

                                                         Протокол № ____

МАИ 2011 г.  

 

Оглавление:

1. Введение………………………………………………………………………………………………3

2. Цель работы …………………………………………………………………………………..……..3

3. Изучение принципа действия, особенностей устройства, конструкции и  характеристик комбинированного указателя скорости……………………………………………………………..3

4.  Изучение принципа действия. Особенностей устройства, конструкции и характеристик механического измерителя числа М………………………………………………………..………10

5. Экспериментальная часть…………………………………………………………………………13

6. Содержание отчёта…………………………………………………………………………………14

1. Введение

В настоящее время существует тенденция оснащения современных и перспективных летательных аппаратов электронными устройствами отображения информации, воспринимаемой экипажем. Электронные устройства отображения информации работают в комплексе с бортовыми ЦВМ, воспринимающих первичные сигналы от датчиков. Однако, общепризнано, что как в настоящее время, так и в будущем будут сохраняться некоторые механические приборы, имеющие высокую надежность и автономность, к числу которых относятся барометрические указатели скорости и числа М. При наличии электронной индикации указанные механические приборы используются как дублирующие и резервные, особенно в аварийных и непредвиденных ситуациях, когда отказывают электронные средства.

2. Цель работы

Настоящая работа ставит своей целью изучить назначение, принцип действия, особенности устройства и конструкции, а также основные метрологические характеристики барометрических указателей скорости и числа М. При выполнении работы также необходимо ознакомиться с методами поверки указанных приборов, с особенностями лабораторной установки и снять экспериментальные зависимости. В результате работы проанализировать погрешности поверяемых приборов и произвести их оценку по итогам проведенного эксперимента.

3. Изучение принципа действия, особенностей устройства, конструкции и характеристик комбинированного указателя скорости

Комбинированный указатель скорости предназначен для измерения истинной воздушной и приборной скоростей.

  1.  Скорость летательного аппарата относительно воздушной среды называется истинной воздушной скоростью V.
  2.  Приборная (индикаторная) скорость  – это расчетная скорость воздушного потока, создающего при нормальной плотности воздуха 0 динамическое давление (скоростной напор).

Принцип действия комбинированного указателя скоростей основан на манометрическом методе измерения динамического давления с введением методической поправки на плотность воздушной среды для истинной воздушной скорости. Для механических манометрических измерителей скорости  и  необходимо знать зависимости между этими величинами , ., и  Т, где .

Эта зависимость для истинной воздушной скорости V, определяемая согласно уравнений Бернулли с учетом сжимаемости воздуха, имеет для дозвуковых скоростей (согласно ГОСТ 5212-74) вид:

        (1)

где     g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/с2..).

Тн - температура воздуха на высоте полета Н,  К.

k - коэффициент адиабаты (К=1,4).

Если в уравнении (1) положить , то получим выражение для приборной скорости, которая является функцией только динамического давления.

      (2)

Приборная и истинная скорости связаны между собой соотношением:

               (3)

0, -  плотность воздуха на высоте и нормальных условиях;

,0 - поправка на сжимаемость воздуха на высоте и нормальных условиях.

Динамическое давление образуется как разность полного и статического давления, поступающих от ПВД. Измерение статического давления и введение температурной компенсации производится анероидной коробкой, так как известно, что статическое давление и температура, связаны стандартной функциональной зависимостью.

Рис.1  Кинематическая схема прибора

Кинематическая схема прибора показана на рис. 1. При подаче  внутрь манометрической коробки полного давления, а в корпус прибора статического давления, жесткий центр 23 под действием разности давлений  будет перемещаться. Перемещение центра 23 коробки через тягу 24, кривошип 14 преобразуется во вращательное движение оси 13 и через поводки 9  вращение передается на ось 5. На оси 5 закреплен зубчатый сектор 4. Сектор 4 вращает трибку 6 со стрелкой приборной скорости 2, которая указывает величину скорости по внешней шкале циферблата 1.

С   изменением,   высоты полета     изменяется   статическое    давление, которое,  воздействуя  на          анероидную коробку 20, прогибает ее и перемещает центр 21. Перемещение центра 21 коробки через тягу 19, вилку 10 преобразуется во вращательное движение оси 16. С оси 16 через вилку 17 вращение передается на тягу 15 с поводком 11, который изменяет плечи поводков 10 и 12.

Вращательное движение оси 13 через поводки 12,11,10 передается оси 8 и далее через погодки 25 и 26 оси 28 с сектором 27. Сектор 27 вращает трибку 29 с зацепленной на ней стрелкой истинной воздушной скорости 3, которая указывает величину скорости по внутренней шкале циферблата 1.

Конструктивное исполнение прибора согласно рассмотренной кинематической схем представлено на рис. 2.

Рис. 2 Конструктивное исполнение прибора

Манометрическая коробка 26 гайкой 27 крепится к основанию механизма 25. К верхнему центру 28, припаянному к манометрической коробке 20 шпилькой  крепится тяга 6. Другой конец тяги заштифтован в прорези вилки 10, укрепленной на зажиме на оси 11.

На оси 11 закреплен поводок 15, вращающий ось 63 с сектором 60, поводком 64, закрепленным на оси 63. Сектор 60 находится в постоянном зацеплении с трибкой 54.

Трибка 54 вращается в подшипнике 19, укрепленном в отверстии пластинки 5 винтом и  подшипником 13. Ось трибки 56 проходит сквозь трибку 54, которая вращается в двух подшипника 19 и 2-1, укрепленных соответственно в отверстиях пластинок 55, 58 винтами 12 и 1.4.

На трибках 54 и 56 смонтированы соответственно волоски 57 и 53, служащие для выбирания люфтов невозвращения стрелок 13 и 15 в исходное положение.

Стрелка 13 насажена на конусный конец оси трибки 54 посредством Футорки 17, а стрелка 1.5 также на трибку 56 посредством футора 16. Трибка 56 находится в постоянном зацеплении с сектором 52, укрепленным па оси 49. Ось 49 поворачивается поводком 48 посредством поводка 46, закрепленного на оси 66. На оси 66 закреплен поводок б7, который поворачивается поводком 69, укрепленным на оси 71, через поводок 68. Поводок 68 укреплен на тяге 75, закрепленной шпилькой 78 на двойной вилке 77. Вилка 77 крепится винтом 76 на оси 38, на которой закреплен зажим 76 с поводком 37.

Па осях 7.1, 38 размещены зажимы 41 с балансиром 40. тяга 31 заштифтована в поводке 37 и в верхнем центре 30 анероидной коробки 32.

Нижний центр анероидной коробки закреплен в планке 29. Планка может перемещаться по пазу основания механизма 25.

Оси 38, 71, 66 вращаются каждая в двух корундовых подшипниках 73 . подпятниками 72, которые с одной стороны помещены в винты 42 с гайкой I. 43, а с другой  в оправы. Оси 49, 63 вращаются каждая одним концом в L подшипник 50, запрессованном во втулке 51, а другим концом - в цапфе 7 или винте, которые контрятся в основании механизма винтами 8. Для выбирания люфтов в механизме на осях 38, 71, 66 смонтированы соответственно волоски 9, 44, 65.

Упоры 47, 59 служат для установки стрелок 13, 15 в исходное положение. Циферблат 24 крепится двумя винтами к основанию механизма 25. Механизм помещается в корпусе, прижимается Фланцем 10, через резиновую прокладку 23, стекло 11, прокладку 22 с помощью восьми винтов 79 с шайбами 61 и фиксируется штифтом 9.

Внутренняя полость манометрической коробки 26 соединяется трубопроводом 4 со штуцером 1. Штуцер 33 служит для присоединения прибора к статической системе прибора. Прокладки 3, 23 обеспечивают герметичность корпуса прибора.

Статическая характеристика измерителя индикаторной скорости получается из рассмотрения структурной схемы, состоящей из последовательного соединения трех звеньев.

Характеристика первого звена определяется выражением (1). Вторым звеном является мембранная коробка, преобразующая  в перемещение W: f1(). Третье звено – передаточно-множительный механизм, преобразующий линейное перемещение W в угловое перемещение , которое для кривошипно-шатунной передачи, соединенной с парой зубчатых колес приближенно имеет вид:

 (4)

где  -  передаточное отношение зубчатой пары,

и 0 - плечо и начальный угол установки кривошипа. Совместное решение приведенных уравнений дает уравнение шкалы прибора:

   (5)

Обычно стремятся получить линейную шкалу прибора:

Для этого необходимо нелинейную характеристику первого звена скомпенсировать за счет соответствующего подбора нелинейностей второго и третьего звеньев. Наибольшие возможности линеаризации шкалы заключается в подборе характеристики мембранной коробки, которая вычисляется статическим или графическим методом.

Статическая характеристика указателя истинной воздушной скорости составляется по аналогии с измерителем приборной скорости с учетом зависимости :  c косвенным учетом температуры воздуха: Tн=T0(Pст./P0)0,2 тогда получения линейной шкалы необходимо, чтобы характеристики манометрической и анероидной коробок и передаточно-множительного механизма компенсировали нелинейность исходного выражения (1, 2).

Основными источниками погрешностей манометрических измерителей скорости являются:

  1.  погрешности от неточного восприятия полного и статического давлений приемником воздушных давлений;
  2.  погрешности от неточного измерения манометрическим чувствительным элементом;
  3.  погрешности от нестандартного распределения температуры; погрешности передаточно-множительного механизма;
  4.  шкаловая погрешность и т.д.

В существующих в настоящее время механических измерителях скорости диапазон измеряемой истинной воздушной скорости может составлять от 4.00 до 2500 км/час, а приборной от 50 до 1600 км/час.

При этом погрешность показаний истинной воздушной скорости при нормальной температуре на высотах от 0 до 25 км не превышают величин, указанных в таблице 1, а для приборной скорости - в таблице 2.

Таблица 1

Высота , к

0 - 4

4 - 8

8 - 12

12-15

16-20

20-25

>25

Погрешность, км/час

15

25

20

60

70

80

120

Таблица 2

Значения приборной скорости, км/час

50

100-400

400-800

800-1400

1400-1600

Допустимая погрешность, км/час

10

5

10

20

25

4. Изучение принципа действия. Особенностей устройства, конструкции и характеристик механического измерителя числа М

Число М  это отношение истинной воздушной скорости к скорости звука:

М = V/a. Ввиду того, что a= , а V определяется выражением (1), то будем иметь для дозвуковых скоростей:

            (6)

     (7)

Отсюда следует, что число М зависит только от отношения Pдин и Pст и нe зависит от температуры. Принцип действия прибора основан на измерении динамического давления встречного потока воздуха и статического давления (.1 , 2, 3).

Кинематическая схема прибора приведена на рис. 3.

Рис. 3 Кинематическая схема прибора

Под действием разности полного и статического давлений манометрическая коробка 1 прогибается и посредством перемещения центра 2, тяги 3, поводка 4 и зажима 5 поворачивает переходную ось 6 с укрепленным на ней поводком 7. Последний, через поводки 9 поворачивает ось 13 с укрепленным на ней сектором 14. Сектор находится в зацеплении с трубкой 15, на которой укреплена стрелка 16, показывающая число М на циферблате 17.

Верхний центр анероидной коробки 19 перемещается при изменении статического давления, в результаты чего при помощи тяги 20. вилки 21 и зажима 32 поворачивается ось высотной компенсации 23 и перемещается связанная с ней тяга 24 с поводком 3. Это приводит к изменению плечей поводков, что меняет   передаточное  отношение  механизма, реализующее  деление  двух  величин:  и  и    обеспечивающее измерение числа М на различных высотах.

Для выбирания люфтов в механизме предусмотрены волоски 25, 26,27,28.

Конструктивное выполнение измерителя числа М производится в соответствии с его кинематической схемой.

Для построения измерителя числа М с линейной шкалой следует лишь изменить характеристику анероидной коробки по сравнению с указателем истинной воздушной скорости.

Обычно по заданной характеристике шкалы 2=f2(M) и аэродинамической зависимости =f1(М) при =P0 определяют требуемую характеристику последовательного соединения звеньев: манометрической коробки и передаточного механизма - =f3(). Если задаться характеристикой манометрического блока W=f() (например, W=f()1/2 то, имея =f3) можно найти =f5(W) и выбрать параметры кривошипно-шатунного механизма, обеспечивающего эту зависимость. Затем по характеристике шкалы и аэродинамической зависимости находится характеристика угла поворота компенсированной оси =f0(P) при различных значениях статического давления Pst.

В итоге получаем характеристику прибора:

где i. i, iк - передаточные числа зубчатой передачи от манометрической коробки до промежуточной оси и от промежуточной оси до компенсированной оси: ik=f7(P1).

Погрешность измерения числа М рассмотренным прибором имеет такую же природу, как и у измерителя истинной воздушной скорости. Ввиду того, что в указателях скорости и числа М производится деление давлений Pдин и Pст, то это приводит к частичному уменьшению инструментальных погрешностей. Динамические погрешности для этих приборов являются также общими и характерными, как и для пружинных манометров и датчиков давления.

Допустимые погрешности современных манометрических измерителей числа М при нормальной температуры представлены в табл. 3.

Таблица 3

Проверяемый участок шкалы в ед. числа М

0,6-1,3

0,6-2,0

0,6-2,4

0,6-2,5

0,8-2,5

1,1-2,5

1,5-2,5

Высота

0

4

8

12

16

20

25

Допуст. Погрешности в ед. числа М (+/-)

0,04

0,07

0,07

0,07

0,09

0,09

0,14


5.
 Экспериментальная часть

1. Описание лабораторной установки.

В лабораторное оборудование входят: измеритель скорости контрольный КУС-2500 км., высотомер БД-20, измеритель числа М "КГ МС-2,5 контрольный, насос "давление", насос "вакуум", соединительные шланги, краны.

2. Снятие характеристик приборов МС- 1, МС-2,5, КУС-2500.

2.1. Убедитесь в отсутствии давления в канале статики по показанию прибора ВД-20. (Показания должны соответствовать нулевой высоте}.

2.2. Вращая ручку насоса "давление", установить значение числа "М" равное 0,5 по контрольному МС-25

BНИHMAНИЕ!

При установке "М" по контрольному прибору пользоваться рукояткой игольчатого клапана крана канала динамического давления для измерителя МС-1.

2.3. Снять показания с приборов MC-1, МО –2,5, КУС-2500.

2.4. Последовательно установить значения числа "М" от 0,5 до 1,0

с шагом в 1/10 "М". Полученные результаты занести в таблицу.

MC-2,5

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

MC-1

MC-2,5

КУС-2500

3. Снятие характеристик числа М от высоты полета.

3.1. При полностью открытом кране "вакуум" установить по ВД-20

значение статического давления 1,2,3,4 км насосом "вакуум" по указанию преподавателя.

3.2. Повторить пункты 2.2, 2.3, 2.4.

3.3. Показания приборов занести в таблицу

Высота, км

MC-2,5

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

MC-1

MC-2,5

КУС-2500

 

4.1. Установить по заданию преподавателя одно из значений числа "М" (0,5; 0,6-1)

4.2. Вращая ручку насоса статики "вакуум" последовательно установить значения высот по ВД-20 от 0,5 км до 4 км с шагом в 0,5 км.

4.3. Снять показания со всех приборов и занести в таблицу

ВД-20

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

МС-1

МС-2,5

КУС-2500

5. Определение момента сигнализации

5.1. Вращая ручку "давление" в прямом и обратном ходе (стравливая краном "избыточное давление"), определить границы зажигания индикаторной лампы по контрольному МС-1. (Питание на сигнализатор подается через тумблер "Включение сигнализатора").

5.2. Записать показания МС 1, МС 1 контрольного в момент появления и пропадания сигнализации.

  1.  Содержание отчёта

 Отчёт должен содержать:

  1.  Титульный лист (указать название института, работы; фамилии, номер бригады).
  2.  Содержание работы.
  3.  Цель работы
  4.  Краткую теоретическую часть (типы приборов, методы измерения, конструкции, характеристики, погрешности).
  5.  Заполненные таблицы в ходе эксперимента (графики).
  6.  Выводы о проделанной работе и пригодности поверяемых приборов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18305. Логіка, 2 клас. Експериментальний навчальний посібник 3.45 MB
  Логіка 2 клас. Експериментальний навчальний посібник. Київ: Початкова школа 2002 112 с Кожна людина прагне передати свої думки іншим. Для того щоб інші розуміли плин твоїх думок треба чітко їх висловлювати. Якщо думку людини неможливо зрозуміти то кажуть: В його мірк
18308. ЛОГІКА З клас Експериментальний навчальний посібник 1.75 MB
  Олександр Митник ЛОГІКА З клас Експериментальний навчальний посібник Любий друже Дякую тобі що взяв до рук цю книгу. Отож ти вирішив продовжити освоювати стежки знань і мудрості. До цієї мандрівки запрошуються діти які люблять міркувати і прагнуть опанувати мис...
18310. ЛОГІКА 4 клас Експериментальний навчальний посібник 2.47 MB
  Митник О.Я. М 66 Логіка 4 клас. Навчальний посібник. Київ: Початкова школа 2009. 80 с. ІЗВМ 9789668087332 Навчальний посібник Логіка для 4 класу є продовженням певної системи ознайомлення дітей з основними поняттями сучасної логіки з основними видами логічних задач які...
18311. Умовиводи 97.5 KB
  Практичне заняття № 6 Тема: Умовиводи. І. Перетворення. Теоретичні питання. 1. Умовивід його структура. 2. Перетворення та його суть. 3. Схема перетворення для стверджувального судження загального і часткового. 4. Перетворення заперечного судження та його схема ...
18312. Математика. Практикум. Ч 1 3.21 MB
  Коберник Г.І. Чирва Г.М. Математика. Практикум. Ч 1. – Умань: РВЦ Софія 2009. – 185 с. Навчальний посібник написаний згідно навчальної програми курсу €œМатематика€ для педагогічних вузів спеціальності €œПочаткова освіта€. Посібник містить навчальну програму з цього
18313. Математика. Практикум. Ч ІІ 1.3 MB
  Коберник Г.І. Чирва Г.М. Математика. Практикум. Ч ІІ. – Умань: РВЦ Софія 2009. – 185 с. Навчальний посібник написаний згідно навчальної програми курсу €œМатематика€ для педагогічних вузів спеціальності €œПочаткова освіта€. Посібник містить навчальну програму з цьог